Matlab孤立逆變電源設(shè)計方案解析

基于Matlab軟件平臺，采用雙環(huán)控制策略設(shè)計的逆變源，利用Matlab-Simulink-SimPowerSystems的工具箱進(jìn)行建模仿真，驗證了本文所設(shè)計方案的可行性和有效性。
　　0引言
　　隨著太陽能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)展，分布式發(fā)電以其環(huán)境污染少、能源綜合利用率高、供電可靠等優(yōu)點，逐漸成為了各國家競相研究的熱點，在美國、歐洲等技術(shù)成熟的國家和地區(qū)，以將其廣泛應(yīng)用在微電網(wǎng)中。逆變電源作為一種有效的電力供應(yīng)源，成為了微電網(wǎng)的重要組成部分，并在微電網(wǎng)的研究和實施中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　本文設(shè)計的基于PWM的孤立逆變電源，其控制模型采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制策略，電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)均采用PI控制方式。應(yīng)用Matlab軟件建立實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行仿真，通過仿真驗證了控制系統(tǒng)設(shè)計方案的合理性，以及雙環(huán)控制策略的應(yīng)用效果，分析仿真結(jié)果證明了系統(tǒng)設(shè)計方案的合理性和有效性。
　　1 PWM逆變器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理
　　在交-直-交變頻器中，通常要求直流電路采用可控硅整流電路，如圖1（a）所示。逆變輸出的電壓Uo的大小可以通過改變Ud的大小來控制。通過對逆變器觸發(fā)電路頻率的控制，可以改變輸出電壓Uo的頻率。但是，這種變頻電路存在有缺陷：如果輸出的交流電壓為含有較多諧波的矩形波，這無論是對負(fù)載或是交流電網(wǎng)都是不利的；如果輸出功率用相控方式來調(diào)節(jié)，就會使輸入功率因數(shù)降低，同時由于有濾波大電容存在于中間直流環(huán)中，使得調(diào)節(jié)輸入功率時慣性較大，系統(tǒng)響應(yīng)緩慢。
　　為解決上述缺陷，可以采用如圖1（b）所示的變頻電路。這種電路通常稱為PWM（Pulse Width Modula-tion）型變頻電路，其基本的工作原理是對逆變電路中開關(guān)器件的通斷進(jìn)行有規(guī)律的控制，使輸出端得到等幅不等寬的脈沖列，并用這些脈沖列來替代正弦波。按要求的規(guī)則對脈沖列的各脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變電路輸出電壓的大小，又可以改變輸出電壓的頻率。
　　
　　2孤立逆變源雙環(huán)控制策略
　　如圖2所示，為設(shè)計的基于PWM孤立逆變源的電壓電流雙環(huán)控制原理圖?？刂仆猸h(huán)為電壓控制環(huán)，電壓Vabc的反饋值由測量模塊2測得，并與給定的參考值進(jìn)行比較，誤差信號經(jīng)過PI控制器調(diào)節(jié)后作為電流內(nèi)環(huán)基準(zhǔn)；控制內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)，由測量模塊1測得的反饋的電流值Iabc1與電流基準(zhǔn)進(jìn)行比較產(chǎn)生的誤差信號，經(jīng)過PWM發(fā)生器離散化之后產(chǎn)生PWM控制信號。